ZMG 直埋保温管.doc

一、ZMG 直埋保温管如构特点：

　　ZMG 型钢套钢直埋保温管由工作钢管，隔热式内流动支架、主保温层，空气层或真空层，外套钢管和外套钢管防腐层构成。其结构见下图，各管件的典型布置见附图。

　　 ZMG 型直埋保温管在结构上具有下列特点：
　　1、采用固定在内工作钢管上的流动支架和外套管内壁摩擦，保温材料跟随工作钢管一起活动，不会出现保温材料的机械磨损、粉化。
　　2、外套钢管强度高、密封性能好，可有效地防水、抗渗。
　　3、外套钢管的外壁采用优质防腐处理，使外套钢管的防腐层寿命在 20 年以上。
　　4、工作钢管的保温层选用优质保温材料，保温效果好。
　　5、工作钢管保温层与外套钢管之间留有 10~ 20mm 左右的间隙，既可直到进一步保温的作用。又是直埋管道极为通畅的排潮通道，使排潮管真正起到及时排潮的作用，同时起到信号管的作用；或将其抽成低真空，可更有效地保温并降低外套管内壁腐蚀。
　　6、工作负管滚动支架采用特种低热材料制成，与钢材的摩擦系数为 0.1 左右，管道运行时摩擦阻力较小。
　　7、工作钢管的固定支架，滚动支架与工作钢管的连接采用特别设计，可有效地防止管道热桥的产生。
　　8、直埋管道的疏水采用全密封式结构，疏水管接于工作钢管的低位点或设计要求的位置，无需另设检杳并。
　　9、工作钢管的弯头、三通、波纹管补偿器、阀门等均布置在钢套管内，整个工作管线处于全密封的环境下运行，安全可靠。
　　10、采用内固定支架技术，可完全邓消外固定混凝土支墩。节省费用，缩短工期。
11、 可采用抽真空技术，基本杜绝外套钢管内壁由水分引起的电化学腐蚀，同时更进一步提高管道的保温效果。

二、ZMG直埋保温管主要技术性能参数

　　ZMG 型钢套钢直埋保温管的主要性能参数如下：
　　 2．1 工作钢管
　　管道种类：无缝钢管或螺旋缝埋弧焊钢管
　　管道材质：10 号或 20 号钢
　　执行标准：GB/T8163-1999 、GB3087-1999 或 GB/T9711.1-1997

　　 2．2 保温层
　　材料种类：硅酸铝 耐高温超细玻璃棉
　　常温导热系数：≤ 0.045w/m. ℃ ≤ 0.40w/m.k
　　容重(干)： 100～150kg /m3 50 ± 2kg /m2
　　使用温度： -40 ℃～800 ℃ -80 ℃～+ 450 ℃

　　 2．3 外套钢管
　　管道种类：直缝焊接钢管或螺旋焊接钢管
　　管道材质：Q235-A (B)
　　执行标准：GB5235-97 或 SY/T5037-92

　　 2．4 防腐层
　　材料：耐高温树脂 3PE 聚脲
　　击穿电压 ≥ 5000 ≥ 30000V ≥ 15000V
　　长期使用温度 ≥ 100 ℃ ≥ 80 ℃ ≥ 130 ℃

三、直埋保温型号规格：

　　 3．1 型号规格的标注
　　本公司生产的 ZWG 直埋保温管型号规格的编制方法如下：
　　例： ZMG-Z ， DN300 型直埋保温管
　　　　 ZMG- 钢套型直埋保温管；
　　　　 Z-直管或管件区分符号。如：Z，为直管；W，为弯头；T，为三通；D，为大小头；G，为固定节。
　　DN300- 管道或管件的公称直径及其它必要标示符号，与架空管道通常的表示方法基本相同。如：对于直管、固定节，仅标出公称直径，如 DN300 ；对于弯头，需标出 公称直径、角度、弯曲半径，强 DN300 ， 90 ， 1.5D ；对于三通，需标出三通管的主管，支管的公称直径，如 DN300/DN200DN300 ；对于大小头，需标出大管和小管的公称直径，如 DN300/DN200 。

　　 3.2 产品规格
　　ZMG 型钢套钢直埋保温管的规格参数详见下表：
工作钢管规格
介质温度 350 ℃ 时 , 直埋保温管性能参数
DN
外径 (mm)
壁厚 (mm)
保温层厚度 (mm)
空气层厚度 (mm)
外套钢管 (mm)
散热量 W/m
外表面 ( ℃ )
重量 (kg/m)
DN50
57
3.5
60
6
219 × 6
90
47
39.70
DN65
76
3.5
60
7
219 × 6
112
55
42.03
DN80
89
4
75
11
273 × 6
108
49
54.19
DN100
108
4
70
6.5
273 × 6
128
56
56.81
DN125
133
4.5
85
5
325 × 6
133
54
70.41
DN150
159
5
95
7
377 × 6
138
52
94.66
DN200
219
6
110
11.5
480 × 6
152
55
144.71
DN250
273
7
110
10
530 × 7
177
58
172.53
DN300
325
8
135
9.5
630 × 7
178
57
220.37
DN350
388
9
150
11.5
720 × 7
183
55
301.48
DN400
426
10
175
12
820 × 8
181
54
350.21
DN450
478
11
150
11
820 × 8
215
59
379.71
DN500
529
12
175
10.5
920 × 8
212
59
447.09
DN600
630
12
225
12
1120 × 10
224
55
548.72
DN700
720
12
230
12
1220 × 10
229
56
589.42

　　直埋保温管进管长度一般为 10.4m，12m，12.4m。
　　弯头，大小头对比架空管常规什每端均加长 400mm；三通均为加强三通。
　　固定节长度一般为期不远1m。
　　波纹补偿器的预制保温件根据补偿器的具体结构尺寸确定。
　　 表中数据对应的技术条件如下：
　　保温材料的导热系数为：λ1=0.45+0.00015(tpj-70)w/(m.℃)；容重：120kg/m3；
　　土壤的导热系数为：λT=1.5W/(M·℃)； 空气的导热系数为：λ2=0.03W/(M·℃)；
　　管顶敷土深度：0.8m ；管中心处土壤温度：20 ℃
　　外套钢管均为螺旋钢管。

四、直埋管道的热膨胀：

　　管道的热膨胀是热力管道设计计算中首先要考虑的因素。工作钢管的热膨胀量下式计算：
　　△L ＝αL(t-to)
　　式中：△L 管道热膨胀量 M
　　　α　钢材的线膨胀系数 m/(m ℃)
　　　L　 管道的长度 m
　　　t 　管道的工作温度 ℃
　　　to　管道的安装温度 ℃
　　例 1 ： DN200 直埋管道，工作钢管为中 219 × 6 ，夕套钢管中 480 × 6 ，硅酸铝离心玻璃棉复合保温层厚度 110mm ，输送过热蒸汽压力 1.6MPa ，温度 350 ℃ ，管道安装温度 20 ℃ ，求每米管道的热膨胀量。
　　查表得钢材的线膨胀系数α为 11.2 × IO-6m ／( m ℃)，代入公式( 1 )，
　　　△ l ＝ 11.2×IO-6 × I ×( 350 － 20 )
　　　　　 ＝ 0.037 m
　　即每米管道热膨胀量为 3.7mm 。

五、直埋管道的热损失及外套管外表面温度计算：

直埋管道的热损失按下式计算：

式中：q：单位长度散热损失 W/m
　　　t：蒸汽温度 ℃
　　　t0： 管中心深处土壤的自然温度℃
　　　λ1：保温层及空气层的综合导热系数 W/(m℃ )
　　　λ2：土壤的导热系数 W/(m℃ )
　　　D1：工作钢管内径 m
　　　D2：外套管内径 m
　　　h：管中心至地面深度 m

直埋管道的外表面温度 tw 按下式计算：

例 2 ： DN200 直埋管道，工作钢管为φ 219 × 6 ，外套钢管φ 480 × 6 ，硅酸铝离心玻璃棉复合保温厚度 110mm ，输送过热蒸汽压力 1.6MPa ，温度 350 ℃ ，管道安装温度 20 ℃ ，管顶敷土深度 0.8m ，即根据上述条件，将下列数据代入公式，
　　　t ：蒸汽温度 350 ℃
　　　t0 ： 管中心深处土壤的自然温度 20 ℃
　　　λ1：保温层及空气层的综合导热系数 0.064W/(m. ℃ )
　　　λ1=0.045+0.00015(350+50)/2-70=0.064W/ m. ℃
　　　λ2：土壤的导热系数 1.5W/(m. ℃ )
　　　D1 ：工作钢管内径 0.219m
　　　D2: ：外套管内径 0.466m
　　　h ：管中心至地面深度 1.04 m
计算得单位长度散热损失为 152W ／ m ，外套钢管外表面温度为 55 ℃ 。

　　当直埋管未敷土，大气温度为 20 ℃ 时，外套钢管外壁温度仅为 31 ℃ ，散热损失为 202W ／ m 。可见直埋管道的保温效果是相当好的，当直埋管道敷设于土壤中，由于土壤也具有一定的保温作用，使管道的散热损失更加少，外套管外壁的温度也相应有所提高。一般认为，当管顶敷土深度大于 0.8m ，外套钢管外表面温度小于 60 ℃ 时，直埋管道对周围其他管道或地表植被几乎没有影响。
六、直埋管道的敷设：
在管道布置时，走向力求平直以减少阻力损失并节省材料，所以管道以直管段为主，在管道必须转弯处形成“ L ”形或“ z ”形自然补偿管段。直管段部分一般采用外压轴向型补偿器来补偿管道的热膨胀。

　　 6.1 型自然补偿管段
在 L 型管段中短臂的长度必须能满足长臂的热膨胀要求，短臂的最小长度可由线算图查得。 L 型自然补偿段线算表见下图：

由于工作钢管的自由膨胀受到位于工作钢管和外套钢管之间的轴向滑动支架的限制，工作钢管只能在管道轴向自由膨胀，为了充分发挥 L 型自然补偿管段的补偿作用，在 L 型自然补偿弯头两侧一定距离内采用平面滑动支架，见图：

例 3 ： DN200 直埋管道，工作钢管为φ 219 × 6 ，外套钢管φ 480 × 6 ，硅酸铝离心玻璃棉复合保温厚度 110mm ，输送过热蒸汽压力 1.6MPa ，温度 350 ℃ ，管道安装温度 20 ℃ ，管顶敷土深度 0.8m ，即管中心距至地面 1.04m ，采用上图 L 型自然补偿，请合理布置非限位滑动支架并选取合适的外套钢管。

本例中， L 型管段的长臂长度为 30m ，每米热膨胀量为 3.7mm ，总热膨胀量为 111 mm ，查线算图得，短臂的长度至少为 10m ，支架的布置应保证弯头短臂一侧 10m 范围内的管道自由膨胀，在此管段内不能布置轴向滑动支架，只能布置平面滑动支架。

同理， L 型管段的短臂长度为 20m ，总热膨胀量为 74mm ，查线算图得，其对应的“短臂”长度至少为 7.5m ，支架的布置应保证弯头长臂一侧 7.5m 范围内的管道自由膨胀，在此管段内不能布置轴向滑动支架，只能布置平面滑动支架。

弯头两侧两支架的间距不应大于直管段部分两支架间距的 80 ％。

由于长臂的总膨胀量为 110mm ，原外套钢管φ 480 × 6 不能满足膨胀要求，应加大为φ 630 × 6 钢管。为充分利用保温层与外套管之间的膨胀间隙，安装时工作钢管应冷拉，冷拉量为热膨胀量的一半，两侧臂同时冷拉。

从下图看出， L 型补偿段异型管件较多，制作安装比较复杂，成本较高。应尽量采用尺寸较小的 L 型补偿管段，直管段部分采用波纹管补偿器，不必加大外套管。在本例中，若 L 型补偿管段两侧臂长均为 4m ，利用保温层与外套之间的空气作为膨胀间隙，就可以满足膨胀要求，外套管也不必加大。

七、直埋管道的抽真空技术：

7.1 真空技术理论：
在真空技术中将真空分为粗真空、低真空、高真空和超高真空四种状态。在低真空状态，气体分子的流动逐渐从粘滞状态过渡到所谓分子状态，对流现象完全消失，热传导则很小，此时的热损失只是通过热辐射方式进行。普通家用热水瓶正是利用低真空技术进行保温的。
采用抽真空技术的另一收获是杜绝了由水分引起的外套钢管的内壁腐蚀，大大提高了埋地管道的整体寿命。由于在低真空状态下，空气中的水分将减少 50 倍左右，降低了水分引起的

7.2 抽真空技术的设备及性能参数

直埋管道抽真空技术由我公司与国内著名高校合作开发。其主要设备是一组自动控制真空泵及管道的真空度采集系统。

根据不同的介质参数及外套管外表面温度的要求，可将管道的真空度控制在 1000 ～ 6000Pa 。测试结果表明，在同等条件下，抽真空后外套钢管外壁温度下降 10 ℃ 左右，由此推算，根据管道的外径不同其散热损失将下降 30 ～ 100W ／ m2 。

全自动真空泵组是间断运行，总体电耗量很小。

安装时对外套钢管的气密性试验应严格按照《工业金属管道施工及验收规范》的要求进行。以控制外套钢管的漏气量，减少真空泵的开启。
八、管材的堆放、保管、吊装及运输：

8.1管材的堆放与保管：
　　1、管材存放场地应平整，无杂物、无积水，并有足够的承载能力。
　　2、管材应放在距热源2m以外处，并有消防设施。
　　3、堆放管材必须垫管枕，管枕宽度应大于150mm，高度应大于100mm，存放时，同种类管子应放在一起，12m长管要从地面开始逐层放垫块。短时间堆放，每层可不放垫块，但高度不得大于1.5m。
　　4、管材在存放期间，钢管两头应加封堵，露天存放时，应用毡布覆盖，禁止太阳曝晒，雨淋。

　　 吊装与运输：
　　1、 管材吊装时，应用宽度大于50mm的吊带吊装。
　　2、 在装卸时，应做到稳起轻放，防止磕碰。
　　3、 卸车时，汽车装运，宜采用垂直起吊方式，集装箱装运，可采用叉车、装卸机配合作业。
　　4、 管材堆放，吊装严禁使用铁器撬动或钢丝绳直接捆绑外套管。

九、安装

　　 9.1 土建工程
　　 直埋管道的地沟尺寸应符合如图所示要求：

　　1 、当地沟底部土层的承载力≤ 80KPa 时，地沟底部应加垫素混凝土层。
　　2 、 C15 素混凝土层底部上层应先夯实后，再浇混凝土，混凝土层表面应光滑平整 当底部上层为湿陷性土质时，应换上(深 1.0m 左右)并夯实。
　　3 、地沟内接头处的地沟宽度和深度应比非接头处增加 250 ～ 300mm 。
　　4 、设有波纹补偿器的位置。波纹补偿器底部的土层标高应根据补偿器的实际到货尺寸确定。
　　5 、沟底上层沿管线的坡度应保证同管道的坡度一致。
　　6 、直埋管道周围 100mm 用细砂填实。砂粒直径应不大于 8mm ，砂层中不可含有粘土．砖、石、铁件等杂物。
　　7 、当管道埋设在炉渣、杂物等腐蚀性较强的土层地段时，回填土应换以腐蚀性较小的土壤，并分层夯实。

十、工程验收：

　　直埋供热管道工程的工程质量验收除应满足设计图纸和《城市供热管网工程施工及验收规范》 GJJ28 的有关要求外，还应包括下列内容：

　　 10.1 土建工程的验收
　　土建工程的验收主要包括以下方面：
　　管沟的挖掘断面尺寸；
　　沟底上层的地基处理；
　　管沟的坡度、坡向；
　　管道周围砂层的尺寸、密实度；
　　回填土的高度和夯实度。

　　 10.2 安装工程的验收
　　安装工程的验收主要包括：
　　管道轴线的偏差；
　　管道安装的坡度，坡向；
　　工作管的对接处焊接质量，必须满足设计及相关规范要求：
　　若设计要求水压试验在施工现场进行，则应对工作钢管进行水压试验。但请注意选用的波纹补偿器设计上是否考虑水压的试验的盲板力；
　　外套钢管的焊缝应进行气密性试验，试验压力 0.15Mpa 。气密性试验可利用排潮管打入压缩空气进行；
　　直埋保温管线外套管防腐层的完好性。